14.Основные физико-механические характеристики особых грунтов. Лессовые грунты.

Основные типы особых грунтов

К особыми грунтам, как правило, относят:

• структурно-неустойчивые грунты (свойства которых значительно ухудшаются при нарушении их природной структуры);

• набухающие грунты, (при увлажнении способны существенно увеличиваться в объеме даже под нагрузкой);

• торфы и заторфованные грунты (обладающие очень большой сжимаемостью и малой прочностью);

• скальные и полускальные грунты (обладающие, как правило, высокой прочностью и малой деформативностью).

Структурно-неустойчивые грунты

В данных грунтах при определенных условиях происходит нарушение природной структуры грунтов вследствие чего прочностные и деформационные свойства основания значительно ухудшаются.

Причины нарушения структуры

• увлажнение грунтов;

• механическое воздействие (вибрационные динамические колебания и т.п.);

• изменение температурного режима.

К структурно-неустойчивым грунтам в первую очередь относятся:

• лёссовые просадочные грунты (нарушение природной структуры происходит при пропитывании его водой);

• мерзлые и вечномерзлые грунты (структура грунтов нарушается при их оттаивании);

• рыхлые пески (резко уплотняются при динамических воздействиях);

• илы и чувствительные глины (при механическом воздействии прочностные свойства значительно ухудшаются).

Лёссовые грунты Структурные особенности лёссовых грунтов и области их распространения

Лёсс – относится к группе пылевато-глинистых грунтов и представляет собой однородную, пористую, тонкозернистую породу желтовато-палевого цвета, с преобладанием пылеватых частиц.

Отличительной особенностью лессов является наличие макропор - крупных, видимых глазом пор, которые имеют вид ячеек и вертикальных каналов, способствующих проникновению воды в грунт.

Считается, что лессовые грунты имеют эоловое происхождение.

Во многих случаях лёссовые грунты образовались в результате переноса ветром пылеватых и глинистых частиц грунта и отложения их в степных районах.

По типу лёссовые грунты относят:

• к суглинкам;

• к супесям.

Физико-механические свойства лёссовых грунтов

• Макропористая текстура лёссовых грунтов обуславливает их высокую пористость n>0,44.

• В природном состоянии степень водонасыщенности S_r< 0,5.

• В сухом состоянии лёссовые грунты обладают достаточно высокой прочностью и несущей способностью.

Высокая прочность маловлажных лессовых грунтов обуславливается наличием жестких кристаллических связей между частицами грунта.

Однако данный вид связей не водостойкий и при увлажнении грунта происходит их размокание. В результате грунт распадается на пылеватые частицы, практически не связанные друг с другом.

Учитывая высокую пористость лёссового грунта, такое нарушение структуры приводит к значительным неравномерным и быстронарастающим деформациям, носящим просадочный характер.

• Поэтому макропористые лессовые грунты еще называют просадочными.

Просадочные свойства лёссовых грунтов принято оценивать величиной относительной просадочности ε_sl.

Данная величина определяется в ходе компрессионных испытаний грунта в одометре, оборудованном системой подачи воды к грунту снизу при различных давлениях.

По результатам испытаний строится зависимость деформирования образца от давления.

- высота образца грунта природной влажности при

д авлении, ожидаемом на данной глубине

после возведения сооружения;

- высота образца после просадки от замачивания;

- высота образца при природном давлении

p₁ = σ_z, на данной глубине z.

Принято считать, что

при ε_sl ≤ 0,01 грунт просадочными свойствами не обладает.

Величина относительной просадочности ε_sl в значительной степени зависит от величины уплотняющего давления р. Поэтому, чем больше будет нагрузка на основание, тем выше величина относительной просадочности.

Д авление при котором величина относительной просадки равна 0,01 называется начальным просадочным давлением P_sl.

При меньшем давлении лёссовый грунт можно рассматривать как непросадочный.

Просадочные грунты I и II типа

Существуют лёссовые грунты у которых начальное просадочное давление меньше природного давления

P_sl < σ_zg.

При замачивание оснований, сложенных такими грунтами происходит просадка дневной поверхности и образование мульд проседания даже если на основание не действуют внешние нагрузки.

Такие лёссовые грунты условно относят ко II типу по просадочным свойствам.

По данным полевых испытаний устанавливается тип грунта по просадочности и величина относительной просадочности:

• I тип - когда под действием собственного веса грунта вся толща проседает не более чем на 5 см (в основном просадка грунта развивается при замачивании под действием внешней нагрузки);

• II тип - когда под действием собственного веса грунта вся толща проседает более чем на 5 см.